电子设计大赛（高年级组）习题

智能救援车的设计 （A 题）一、任务设计制作一个智能小车，该小车能按照要求自动运行，通过一个建筑物中曲折的道路，并完成规定的动作。设矩形建筑物有两个门 A、B ，门宽 24 厘米，建筑物的墙壁是 10 厘米高（或与小车高度相同） 、2 厘米厚的矮墙，建筑物内无引导轨迹（见图示） 。二、要求1、基本要求（1）要求智能小车从 A 门进入并开始自动计时，从 B 门出来，在行进过程中，能自动选择适当的路径，避开墙壁，找到通路，五分钟到达 B 门；（2）到达 B 门，停 5 秒，小车自动计时并数字显示 AB 段所用的时间，并声光报警； 2、发挥部分（1）自 B 门外，循弧形引导轨迹 BC 前进（引导轨迹为 2 厘米宽） ；（2）途中检测到铁片 D（铁片 D 放置在轨迹 BC 前二分之一段上的任意位置）时停车 3 秒，并声光报警；（3）要求小车拾起铁片 D，继续沿引导轨迹前进；（4）到达 C 点；（5）在 C 点处，放下铁片 D 并停止前进。声光显示救援结束，并停止计时，分别显示 BD、DC 段所用的时间。铁片为直径 2 厘米的圆形薄片。三、目标（1）参阅有关文献资料，设计电路；（2）完成论文。模拟路灯控制系统的设计（C 题）一、任务设计并制作一套模拟路灯控制系统。控制系统结构如图 1 所示，路灯布置如图 2 所示。图 1 路灯控制系统示意图图 2 路灯布置示意图（单位：cm）二、要求1、基本要求（1）支路控制器有时钟功能，能设定、显示开关灯时间，并控制整条支路按时开灯和关灯。（2）支路控制器应能根据环境明暗变化，自动开灯和关灯。（3）支路控制器应能根据交通情况自动调节亮灯状态：当可移动物体M（在物体前端标出定位点，由定位点确定物体位置）由左至右到达 S点时（见图 2），灯 1 亮；当物体 M 到达 B 点时，灯 1 灭，灯 2 亮；若物体 M 由右至左移动时，则亮灯次序与上相反。（4）支路控制器能分别独立控制每只路灯的开灯和关灯时间。（5）当路灯出现故障时（灯不亮），支路控制器应发出声光报警信号，并显示有故障路灯的地址编号。2、发挥部分（1）自制单元控制器中的 LED 灯恒流驱动电源。（2）单元控制器具有调光功能，路灯驱动电源输出功率能在规定时间按设定要求自动减小，该功率应能在 50%100%范围内设定并调节，调节误差10%。（3）其它（性价比等）。三、目标（1）参阅有关文献资料，设计电路；（2）完成论文。说明1光源采用 1 W 的 LED 灯，LED 的类型不作限定。2自制的 LED 驱动电源不得使用产品模块。3自制的 LED 驱动电源输出端需留有电流、电压测量点。4系统中不得采用接触式传感器。5基本要求（3）需测定可移动物体 M 上定位点与过“亮灯状态变换点”（S、B、S等点）垂线间的距离，要求该距离2cm。数控恒压恒流电源的设计（D 题）一、任务设计并制作简易数控电源。输入直流 2030V；可以在键盘切换下，分别实现恒压恒流源，其原理示意图如下所示。二、要求1、基本要求（1）恒压源部分：a电压调节范围 1V-10V，输出电流可以达到 3A，调节精度优于 0.1V, 具有输出电压、电流的测量和数字显示功能；b输出电压 5V，输出电流为 3A 时，输出纹波电压小于 50；c设定输出电压为 5V，输出电流 Iout 从 0 至 3A 变化时输出电压变化小于0.5% ；d设定输出电压为 5V, 输出电流 3A，输入电压从 2030V 变化时输出电压变化小于0.5% ；e输出电流 Iout=3A 时，DC-DC 恒压恒流部分效率50% ；f具有过流保护功能，动作电流 Io=3.3A3.6A。排除过流故障后，自动回复正常工作状态。2、发挥部分（1）恒流源部分：a. 在键盘的切换下，可以实现恒流源的功能，负载电阻在 1 欧姆至 3欧姆变化时，要求输出电流 Iout=30.025A。b可在键盘的切换下连续调节恒定电流，步进小于 100mA。c. 输出电流 Iout=3A，负载电阻为 2 欧姆时，输出纹波电压50mV。d. 输出电流 Iout=3A，负载电阻为 2 欧姆时，DC-DC 恒压恒流部分效率80% 。（2）恒压源部分：e可以输出 5A 电流，设定输出电压为 5V，输出电流 Iout 从 0 至 5A变化时输出电压变化小于0.5% ；键盘 控制器DCDC 恒压恒流 负载显示电压、电流等检测f输出电流 Iout=5A，输出电压 5V 时，DC-DC 恒压恒流部分效率90% ；g体积尽量小。三、目标（1）参阅有关文献资料，设计电路；（2）完成论文。说明（1） DC-DC 变换器不允许使用集成场效应管的成品模块，但可使用开关电源控制芯片，DC-DC 变换器的辅助电源可以使用成品模块；（2） 本题要求只能采用一个拓扑回路，分别实现恒压恒流功能；（3） 本题中的输出纹波电压是指输出电压中的所有非直流成分，要求用带宽不小于 20MHz 模拟示波器（AC 耦合、扫描速度 20ms/div）测量 VOP-P（峰峰值）；（4） DC-DC 变换器效率 =PO/ PIN，其中 POU OIO，P INU INIIN；（5） 电源在最大输出功率下应能连续安全工作足够长的时间（测试期间，不能出现过热等故障）；（6） 制作时应考虑方便测试，合理设置测试点；（7） 测试前每队有 10 分钟时间调试系统，10 分钟内必须调试完毕并开始测试,否则视为作品未完成；特殊信号发生器的设计（F 题）一、任务设计制作一个特殊信号发生器。二、要求1、基本要求（1） 正弦波发生器 ：要求频率和幅度可调，可调范围尽可能宽；1u（2） 矩形波发生器 ：要求频率、幅度和占空比可调，可调范围尽可能2宽；（3） 利用上面得到的 和 ，设计一电路得到图 1 所示的输出波形 。1u2 3u3uOt图 12、发挥部分（1） 进一步可以得到图 2 所示波形 ；4uOt4u图 2（2）能显示频率或周期；（3） 周期可调；4u（4）其他。三、目标（1）参阅有关文献资料，设计电路；（2）完成论文。电子设计大赛（低年级组）试题简易信号发生器的设计 （ B 题）(大二以下电专业及非电专业)一、任务设计并制作一个幅度和频率可调的简易信号发生器。二、要求1、基本要求（1）明确设计目标，简单介绍电路的结构设计思想；（2）详细说明电路的组成原理、主要元器件的选择依据、某些电路参数的理论分析计算；（3）最后对所设计的信号发生器进行仿真，给出仿真结果，包括输出波形、幅度和频率的调节范围等；（4）实物要求正弦波形无明显失真，周期 T 和最大输出幅度 U 分别为1mS 和 8V；（5）实物要求正弦波形幅度 U 在 08V 内连续可调，周期 T 在 0.110mS内连续可调。2、发挥部分（1）幅度和周期调节范围更大；（2）进一步由得到的正弦信号转换成方波和三角波等信号；（3）有较大的输出电流（负载能力） ；（4）其他。三、目标（1）参阅有关文献资料，设计电路；（2）完成论文。简易手持式超声波测距仪（E 题）(大二以下电专业及非电专业)一、任务设计与制作简易手持式超声波测距仪 （原理框图如图 1 所示） 。简易电路板 （ 9 V 电池供电 ）信号产生与驱动电路超声发射器反射物体信号处理电路超声接收器万用表直流档要求提供直流电压与距离的关系表格图 1 参考原理框图二、要求1、基本要求(1) 具有反射式超声波测距功能; (2) 万用表直流档显示测量值，要求提供距离与电压之间的转换关系（或表格）(3) 测量距离精度越高越好；(4) 测量